呂笑辰

空間站是一種在近地軌道長時間運行，可供多名宇航員巡訪、長期工作和生活的載人航天器。空間站分為單一式和組合式兩種。單一式空間站可由航天運載器一次發(fā)射入軌，組合式空間站則由航天運載器分批將組件送入軌道，在太空組裝而成。

1971年4月19日，蘇聯(lián)發(fā)射了第一座空間站“禮炮1”號，從這時開始，人類進入了一個開發(fā)、探索太空的新時代?！岸Y炮1”號空間站由軌道艙、服務(wù)艙和對接艙組成，呈不規(guī)則的圓柱形，總長約12.5米，最大直徑4米，總重約18.5噸。它在約200千米高的軌道上運行，站上裝有各種照相攝影設(shè)備和科學(xué)實驗設(shè)備。它相繼與“聯(lián)盟10”號、“聯(lián)盟11”號兩艘飛船對接組成軌道聯(lián)合體，容積100立方米，可住6名宇航員?！岸Y炮1”號完成使命后于同年10月11日在太平洋上空墜毀。之后，“禮炮2”號發(fā)射到太空后由于自行解體而失敗。由于科學(xué)家的不斷研究和改進，“禮炮3”號、“禮炮4”號、“禮炮5”號小型空間站均發(fā)射成功，并在太空中完成項多科學(xué)實驗。

“禮炮6”號和“禮炮7”號屬于第二代空間站，比第一代空間站要更大一些，宇航員在那里先后創(chuàng)造過210天和237天的長期生活紀(jì)錄，還創(chuàng)造了首位女宇航員出艙作業(yè)的紀(jì)錄。人類開發(fā)太空、探索太空已經(jīng)跨出了一大步。

在這種背景下，美國也下定決心建造一個屬于自己的空間站，準(zhǔn)備超越蘇聯(lián)。1973年5月14日，美國成功發(fā)射了一座名叫“天空實驗室”的空間站。這座空間站在435千米高的近圓空間軌道上運行，全長36米，最大直徑6.7米，總重77.5噸，由軌道艙、過渡艙和對接艙組成，可提供360立方米的工作場所。在載人飛行期間，宇航員用58種科學(xué)儀器進行了270余項生物醫(yī)學(xué)、空間物理、天文觀測、資源勘探以及工藝技術(shù)等實驗，拍攝了大量的太陽活動照片和地球表面照片，研究了人在空間活動的各種現(xiàn)象。1979年7月12日，“天空實驗室”在南印度洋上空墜入大氣層燒毀。它在軌運行2249天，航程達14億千米。比起蘇聯(lián)的第二代空間站，它的運行高度更高，質(zhì)量更重，工作場所更大，搭載人數(shù)更多，性能更強。

1986年2月20日，蘇聯(lián)成功發(fā)射了“和平”號空間站。2000年年底，因“和平”號部件老化（設(shè)計壽命10年）且缺乏維修經(jīng)費，俄羅斯宇航局決定讓其墜毀?！昂推健碧栕罱K于2001年3月23日墜入地球大氣層。

1983年，時任美國總統(tǒng)里根提出一項國際太空合作計劃———國際空間站，但一直沒有建成。經(jīng)過近10年的探索和多次重新設(shè)計，直到蘇聯(lián)解體、俄羅斯加盟，國際空間站才于1993年完成設(shè)計，開始實施。這個計劃化解了世界各國之間的隔閡，營造了國家之間相互合作、相互溝通、相互交流的美好局面。國際空間站計劃分三階段進行：1994年—1998年為第一階段，即準(zhǔn)備階段，主要進行了9次美國航天飛機與俄羅斯“和平”號空間站的交會對接，取得了寶貴的經(jīng)驗；第二階段的主要目標(biāo)是建成一個可搭載3人的初期空間站，因此，國際空間站的第二個組件———美國的“團結(jié)”號節(jié)點艙于1998年12月4日由“奮進”號航天飛機送入軌道，并于12月7日與“曙光”號成功對接；第三階段為最終裝配和應(yīng)用階段。國際空間站建成后，可容納6人，工作壽命為15年～20年。

中國已于2011年9月29日21時16分3秒在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了“天宮1”號，這是中國第一個目標(biāo)飛行器和空間實驗室。隨后，“神舟8”號、“神舟9”號、“神舟10”號飛船分別與“天宮1”號實現(xiàn)了對接。中國計劃在未來用“長征5”號把自己的空間站送上太空，并最終建成一個基本型空間站。中國的首個空間站大致包括一個核心艙、一架貨運飛船、一架載人飛船和兩個實驗艙，總重量在100噸以下。其中的核心艙須長期有人駐守，能與各種實驗艙、載人飛船和貨運飛船對接。

最初，人類的第一個空間站———蘇聯(lián)“禮炮1”號空間站———是一個單一式空間站，只能與一艘飛船對接飛行。因 站上攜帶的食品、氧氣、燃料等儲備有限，在太空的壽命都不長。但“禮炮1”號在太空中的平均運行速度不是很快，大約只有3.6萬千米/時。這是非常成功的一點：人類第一座空間站具備了航天器沿地球表面做圓周運動時必須的速度。也就是說，“禮炮1”號達到了航天器最小發(fā)射速度及最大運行速度，也說明該航天器是沿著地球表面運行的。就因為這樣，“禮炮1”號空間站才能在距離地球表面平均高度約200千米的太空中飛行。

可是又有誰知道，在這成功的背后隱藏著多少不為人知的故事。蘇聯(lián)在研發(fā)“禮炮1”號空間站時，科學(xué)家都提出空間站并不是在太空中一動不動的，如果停止的話，它就會被地球引力拉回地球，那將會是一件非?？膳碌氖虑?。如果“禮炮1”號空間站在太空中的運行速度沒有達到第一宇宙速度，那它也不可能擺脫地球引力，不可能環(huán)繞地球做圓周飛行，其后果也是被拉回地球。

面對這兩大難題，科學(xué)家必須改進推進器，使推進器動力更大，效率更高，從而使得空間站在太空中的運行速度加快。但是由于沒有考慮空間站本身的運載能力，盲目需求的結(jié)果是燃料等儲備有限，從而導(dǎo)致在太空的壽命都不長。面對“禮炮1”號空間站的一些缺陷，科學(xué)家也在不斷尋找原因，反復(fù)實驗，以便找到更好的改進方法，從而取得巨大的飛躍。

比如一些科學(xué)家提出這樣一個問題：宇航員在失重環(huán)境下長時間生活工作，會不會對健康產(chǎn)生危害呢？經(jīng)過多次的經(jīng)驗教訓(xùn)以及反復(fù)實驗，科學(xué)家得出結(jié)論：微重力環(huán)境對宇航員的健康、安全和工作能力會產(chǎn)生重要影響，中長期在空間站生活工作可導(dǎo)致宇航員出現(xiàn)多種生理、病理現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為心血管功能障礙、骨丟失、免疫功能下降、肌肉萎縮、內(nèi)分泌機能紊亂、工作能力下降等。由此可見，對人體的危害還是非常大的。為此，面對這個問題，科學(xué)家經(jīng)過反復(fù)嘗試，終于找到了一個很好的辦法：讓宇航員在空間站中不斷運動，從而使得心臟也在有重力的環(huán)境中不停運動，繼而維持心血管功能的平衡以及身體各種機能的平衡。很快，這種方案得以實施，并在之后的各種空間站里都取得了明顯的效果，使得宇航員在空間站中生活工作的時間更長。空間站的發(fā)展向前邁了一大步。

在“阿波羅”飛船與美國“天空實驗室”對接前夕，一些科學(xué)家提出了一個設(shè)想：“阿波羅”飛船與“天空實驗室”對接時可能會導(dǎo)致氣壓不平衡，從而使得宇航員由于氣壓不平衡而產(chǎn)生身體不適應(yīng)，對宇航員的健康產(chǎn)生一定的影響。為此，科學(xué)家提出，在“阿波羅”飛船與“天空實驗室”對接過程中安放一個氣壓艙，當(dāng)“阿波羅”飛船的宇航員與“天空實驗室”的宇航員會見時，宇航員必須先進入氣壓艙。等到宇航員完全適應(yīng)那里的氣壓時，氣壓艙才會打開，宇航員便可以會面了。不久后，這個設(shè)想被用在了“阿波羅”飛船與“天空實驗室”的對接中，并取得了巨大的成功。這次成功意味著空間站的發(fā)展取得了飛躍性的突破。

由于空間站已逐步演變成了國際空間站，更多的問題也逐漸顯現(xiàn)出來。最早的宇航服并不能滿足宇航員的舒適感，甚至還無法防止一些宇宙有害射線的入侵。后來，科學(xué)家研發(fā)出一種恒溫式的宇航服，它比最早的宇航服更舒適、更安全（據(jù)說，現(xiàn)在一件宇航服的價格為3000萬元人民幣，真是太昂貴了）。就如宇航員在空間站外作業(yè)，最早是一根通信線連著宇航服。但這有利有弊。弊在于通信線的長度不能滿足宇航員的作業(yè)長度，而且通信線要是拉得很長，就有可能纏繞到某些地方，纏繞太緊的話就有可能把通信線拉斷，不僅會使宇航員與外界失去聯(lián)系，甚至還會危及宇航員的生命。而現(xiàn)在的宇航服后面都有通信設(shè)備，宇航員獨自在空間站外面作業(yè)時，會更加便利，更加安全。

由于國際空間站面積的不斷擴大，宇航員的作業(yè)量也隨之增加，光靠人力是無法完成的。面對這個問題，一位加拿大科學(xué)家發(fā)明了機械手，從根本上解決了這一問題，這也是在這個方面機器比人的優(yōu)越性。

到目前為止，國際空間站以美國、俄羅斯為首，有加拿大、日本、巴西和歐空局（11個國家）共16個國家參與研制。國際空間站，這一多國共同建設(shè)的太空項目，總投資達1500億美元，主要目的定位于科學(xué)技術(shù)研究的太空軌道實驗室。其身處距離地面大約354千米的軌道里，由13個空間艙組成，常駐宇航員最多可容納6人，站體總重約454噸。值得一提的是，在國際空間站籌劃建設(shè)時，美國極力反對邀請中國參與，所以中國沒能成為國際空間站的啟動方。這是因為美國認(rèn)為國際空間站技術(shù)有軍事用途，所以對中國實施了制裁。但是，中國計劃于2020年前后建成自己的空間站。

空間站的發(fā)展是通過不斷的失敗以及不斷的改進和創(chuàng)新而取得進步的，我相信未來的空間站會更加優(yōu)越、完善。人類科技的進步是通過不斷的改進和創(chuàng)新而取得的?？偟膩碚f，空間站是人類科技進步的象征，是人類開發(fā)太空、探索太空的第一步。

空間站的發(fā)展及歷史進程是豐富多彩的。（盛文娟插圖）